O que é compensação de junção fria de termopar

A compensação da junta fria do termopar é uma medida técnica de correção tomada para eliminar erros de medição de temperatura causados ​​por mudanças na temperatura da junta fria. Como o potencial termoelétrico do termopar está relacionado à diferença de temperatura entre suas junções quentes e frias, e sua tabela de calibração é baseada na temperatura da junção fria de 0 graus, no uso real, a temperatura da junção fria é difícil de manter constante em 0 graus devido a influências ambientais, fazendo com que o valor medido se desvie da temperatura real. Portanto, a compensação é necessária.

I. Por que é necessária a compensação de junção fria

Os termopares operam com base no efeito Seebeck, e o potencial termoelétrico de saída depende das temperaturas da junção quente e fria.

II. Métodos e Princípios Comuns de Compensação de Junção Fria

1. Método de banho de gelo

Princípio: Colocar a junção fria do termopar em uma mistura de gelo-água, formando T0=0 grau, eliminando completamente a influência das flutuações de temperatura da junção fria.

Vantagens: Alta precisão, adequada para calibração em laboratório.

Desvantagens: Operação complicada, requer reposição regular de gelo, inadequada para ambientes industriais.

Cenários aplicáveis: instituições de metrologia, calibração de alta-precisão, experimentos de pesquisa científica.

2. Método do fio de compensação:

Princípio: Usar fios baratos (fios de compensação) com características termoelétricas semelhantes às do termopar para estender a junção fria até uma sala de controle-de temperatura estável ou gabinete de instrumentos.

Pontos-chave:

O tipo de termopar deve ser compatível (por exemplo, tipo KX para termopares tipo K).

A temperatura do ponto de conexão não deve exceder 100 graus, caso contrário, serão introduzidos erros adicionais.

Vantagens:

Baixo custo, fácil instalação, amplamente utilizado para transmissão industrial-de longa distância.

3. Método de compensação de ponte (método de ponte desequilibrada):

Princípio: Uma ponte de compensação composta por um resistor de cobre e um resistor de manganina é conectada em série no circuito de medição. A ponte foi projetada para ser inicialmente balanceada a uma temperatura de referência (por exemplo, 20 graus ou 25 graus). Quando a temperatura da junta fria muda, a resistência do resistor de cobre muda de acordo, gerando uma tensão de compensação ΔV, que compensa a mudança do potencial termoelétrico. Processo de trabalho: A temperatura da junção fria aumenta → O potencial termoelétrico diminui → O desequilíbrio da ponte leva à saída de tensão positiva → O potencial total do instrumento de entrada permanece estável.

Vantagens: Compensação automática, estrutura simples e atualmente o método mais utilizado em aplicações industriais.

Precisão: Compensação aproximada; A precisão da compensação do termopar tipo K-pode atingir ±0,025 graus.

4. Método de compensação de software (compensação digital)

Princípio: Um microprocessador é usado para coletar a temperatura da junta fria em tempo real (geralmente através de Pt100 ou um termistor), calcular o potencial de compensação correspondente E(T0,0) a partir de uma tabela e adicioná-lo ao potencial medido E(T,T0) para obter o potencial total equivalente E(T,0) quando a junta fria está a 0 grau. Fórmula:

E(T,0)=E(T,T0)+E(T0,0)

E(T,0)=E(T,T 0 )+E(T 0 ,0)

Vantagens: Alta precisão, forte flexibilidade, adequada para sistemas digitais como PLC, DCS e instrumentos inteligentes de controle de temperatura.

Tendência de desenvolvimento: Instrumentos inteligentes modernos adotam amplamente esse método, combinado com um sensor de temperatura de junção fria para obter compensação totalmente automática.

5. Método de ajuste mecânico do ponto zero do instrumento

Princípio: O ponto zero mecânico do instrumento de exibição é pré-ajustado ao valor atual da temperatura da junta fria T0,

de modo que o instrumento indique diretamente a verdadeira temperatura da junção quente.

Exemplo de operação: Quando a temperatura ambiente for 25 graus, ajuste o ponteiro do instrumento da bobina móvel para a escala de 25 graus. Nenhum circuito de compensação adicional é necessário neste momento.

Limitações: Aplicável apenas a situações onde a temperatura da junta fria é estável e constante; o reajuste é necessário após flutuações de temperatura.

III. Recomendações e precauções de seleção industrial

Precauções:

As junções frias devem ser mantidas longe de fontes de calor para evitar flutuações drásticas de temperatura.

Todos os pontos de conexão devem ser seguros e confiáveis ​​para evitar a introdução de erros pela resistência de contato.

Calibre regularmente todo o sistema de medição de temperatura para garantir a eficácia da compensação.